Бланк для лабораторной работы №3 Атомы. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине Электрический привод
 Скачать 1.85 Mb.
|
5. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРАКлючев В.И. Теория электропривода. Учебник для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2001. – 704 с. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С.. Теория автоматизированного электропривода. – М.: Энергия, 1979. – 615 с. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок. – М.: Энергия, 1973. – 727 с. Под ред. Я.М. Большмана. Справочник по автоматизированному электроприводу. – М.: Энергоатомиздат. – 1983. – 616 с. Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами. – М.: Энергоиздат, 1982. – 416 с. Под ред. В.И. Круповича и др. Электротехнический справочник, т.3, кн.2. – М.: Энергоатомиздат, 2002. – 615 с. Под ред. В.Г. Герасимова и др. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. Крановый электропривод. Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1988. – 344 с. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 223 с. Справочник по электрическим машинам. – М.: Энергоатомиздат, 1988, т.1, – 455 с; 1989, т.2. – 688 с. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник. М.: Энергоиздат, 1982 – 504 с. Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными электродвигателями. – М.: Энергоиздат, 1982. – 216 с. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: Энергия, 1977. – 440 с. Комплектные тиристорные электроприводы. – М.: Энергоатомиздат,1988. – 318 с. Под ред. В.М. Перельмутер. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. – М.: Энергоиздат, 1982 – 192 с. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Автоматическое частное управление асинхронными двигателями. – М.: Энергия, 1974. – 328 с. Сарбатов Р.С. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе. – М.: Энергия, 1980. – 327 с. Краузе Г.Н., Кутилин Н.Д., Сыцко С.Н. Редукторы. Справочное пособие. – М.;Л.: Машиностроение, 1972. Солодухо Я.И. и др. Тиристорный электропривод постоянного тока. – М.: Энергия, 1971. Алексеев Ю.В., Рабинович А.А. Краново-металлургические и экскаваторные двигатели постоянного тока. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 167 с. Алексеев Ю.В. и др. Крановое электрооборудование. – М.: Энергия, 1979. Чиликин М.Г. и др. Основы автоматизированного электропривода. – М.: Энергия, 1974. – 568 с. Лопатин В.Г., Вотинова С.Ю. Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы и проведению её защиты по направлению подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника. – Лысьва, 2017. – 22 с. ГОСТ 2.105 – 95 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам. ГОСТ 6.38 – 90 Унифицированные системы документации. Система организационно-распорядительной документации. Требования к оформлению документов. ГОСТ 7.32 – 2001 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. Руководство по эксплуатации. Электропривод транзисторный регулируемый асинхронный Триол АТ04-АТ-06, АТ16. Столбов, Б.М. Теория электромеханических систем. Конспект лекций. Лысьва, 2001. – 234 с. 6. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ Курсового проекта6.1. Пояснения к п.п. 1 – 9. К п.1. Тахограмма РМ ωм = f(t) строится по данным табл. 1, по ней же определяется расчётная продолжительность включения – ПВр в %. ПВ% р =   ,где n, tpi, tц – число установившихся режимов работы, их длительность и время цикла. К п.2. Механическая характеристика РМ Мсм(ωм) задана уравнением в табл. 2. При её построении (в том числе и в 3-м квадранте) в уравнение подставляется действительные значения скорости. К п.3. Нагрузочная диаграмма РМ Мсм(t) строится на основании её тахограммы и механической характеристики. Для каждой из трех рабочих скоростей по механической характеристике определяются моменты сопротивления. Нагрузочная диаграмма получается путем замены на тахограмме скорости соответствующим ей моментом сопротивления Мсм. К п.4. Предварительная расчётная мощность двигателя рассчитывается по нагрузочной диаграмме и тахограмме РМ [1, с. 378; 21, с. 527]. При этом можно использовать формулу:  , кВт,где kПН = 1,05 – коэффициент, учитывающий пульсирующий характер напряжения, подведенного к двигателю при питании от полупроводникового преобразователя; kОП = 1,1 – коэффициент, учитывающий; возможный режим ослабления магнитного потока двигателя. Если в ЭП не предусматривается ослабление магнитного потока, то kОП = 1; kЗ = 1,1÷1,3 – коэффициент, учитывающий динамические нагрузки двигателя в переходных процессах. Рекомендуется принимать значение коэффициента kЗ = 1,1 для механизмов с отрицательным коэффициентом жесткости механической характеристики с < 0; kЗ = 1,2 для механизмов с с = 0 и kЗ = 1,3 для с > 0. МНМ– номинальный момент механизма, Н·м  ,где ММ.СР, ММ.СР.К – средний и среднеквадратичный моменты механизма, определяемые по нагрузочной диаграмме РМ;  ;  ,где n, tpi – число, установившихся режимов работы в цикле и их длительность (см. тахограмму РМ); ω0м – основная скорость вращения РМ, выбрать её (и обосновать) из числа трех заданных скоростей вращения РМ. Обращается внимание на то, что для получения ω0м привод должен работать на основной механической характеристике, а для получения двух других скоростей РМ – на регулировочных характеристиках  , расположенных ниже основной. Рекомендуется за основную принимать максимальную скорость при однозонном регулировании скорости и меньшую (но не самую малую) при двухзонном регулировании. Двухзонное регулирование скорости целесообразно применять в тех случаях, когда МСМ уменьшается с ростом скорости (при отрицательной жесткости механической характеристики РМ). Найденную расчётную мощность следует пересчитать на номинальную ПВ% = 40%: .К п.5. По вычисленному расчётному значению мощности выбирается двигатель согласно условию: Рнд ≥ Рр при ПВ% = 40%. В зависимости от типа проектируемого ЭП выбрать электродвигатели серии Д, МТКF, МТКН или 4АС см. Приложения А – Д. В связи с тем, что для механизмов циклического действия, работающих в интенсивных пуско-тормозных режимах, величина передаточного числа редуктора существенно влияет на быстродействие, потери энергии, габариты и т.п., при выполнении курсового проекта следует выбирать величину передаточного числа, а соответственно и номинальную скорость двигателя на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов. Такое сравнение выполняется следующим образом. По найденному значению мощности, пересчитанной на номинальную ПВ%, выбирается несколько, например два, двигателя одного типа с РАЗЛИЧНЫМИ синхронными СКОРОСТЯМИ, но ОДИНАКОВОЙ МОЩНОСТИ и одной и той же ПВ%. Для каждого выбранного двигателя определяется расчётное передаточное число редуктора  . По расчётному передаточному числу и мощности двигателя выбирается тип редуктора [17], а также см. (Приложения Е – К). Затем по фактическому передаточному числу редуктора определяется момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя ,  ,где δ, JД, JМ, i, ηнр – коэффициенты, учитывающие, соответственно: момент инерции вращающихся частей редуктора и полумуфт; моменты инерции двигателя и РМ (см. табл. 2); фактическое передаточное число редуктора и его номинальный КПД. ВЫБИРАЕТСЯ тот вариант двигателя и редуктора, у которого величина JД·i2 МИНИМАЛЬНА. Расчёты сводятся в табл. 3. Таблица 3. Выбор двигателя по оптимальным параметрам
В курсовом проекте, учитывая его учебный характер, рекомендуется выбирать только цилиндрические горизонтальные одноступенчатые редукторы типов ЦОН, ЦОМ, РЦ1-150А и ГО, технические данные которых приведены в [17], а также в (Приложениях Е – К). В качестве примера ниже приведено несколько примеров выбора редуктора. Расчётная мощность редуктора типа ЦОН  ,где РНД – номинальная мощность, передаваемая с вала двигателя; kЗ – коэффициент запаса, принимаемый равным 2,2 при среднем режиме работы, 1,7 при тяжелом и 1,3 при весьма тяжелом. Расчётная мощность РРсравнивается с табличным значением для соответствующей скорости двигателя (быстроходного вала) и передаточного числа. Табличное значение мощности выбранного редуктора должно быть больше или равно РР. Например, при РНД = 28 кВт, i = 4, nн = 1000 об/мин (частота вращения быстроходного вала)  По табл. 11.6 [17] или табл. П.9 (см. прил. Е) при i = 4 и nн = 1000 об/мин ближайшее значение мощности редуктора РНР= 50,1 кВт. Следовательно, редуктором, допускающим при заданных условиях такую нагрузку, будет ЦОН-20. Выбор редуктора типа ЦОМ производится аналогично, только вместо коэффициента kЗ в расчёт берется коэффициент kР из табл. 11.8 [17] или табл. П.10 (см. прил. Е). Типоразмер редуктора выбирается из табл. 11.6 [17] или (табл. П.9, прил. Е). Аналогично выбирается редуктор типа ГО. Его расчётная мощность определяется по формуле:  .Коэффициенты k1иk2находятся по табл. 11.19 или 11.20 [17], или (табл. П.11, прил. Ж). Типоразмер редуктора выбирается из табл. 11.18 [17] или (табл. П.12, прил. Ж). Расчётная мощность редуктора типа РЦ1-150А:  .Коэффициент k1 находится из табл. 11.23 [19] или (табл. П.13, прил. К), типоразмер редуктора выбирается из табл. 11.22 [17] или (табл. П.14, прил. К). Следует иметь в виду, что в течение цикла возможны случайные кратковременные перегрузки, превышающие максимальный статический момент в 2 ÷ 2,5 раза. Поэтому выбранный двигатель нужно проверить на перегрузочную способность с учетом этих случайных перегрузок. Если он удовлетворяет условиям перегрузки, для него производятся все дальнейшие расчёты.  где  – фактическая и номинальная (допустимая) перегрузки двигателя по моменту;МСМ – максимальный статический момент сопротивления, приведенный к валу двигателя, Н·м методика его определения приведена в п. 8 настоящих указаний; ММАКС – максимальный (допустимый по условиям коммутации для ДПТ) или критический (для АД) момент. Формулы для расчёта МН приведены в п. 8 указаний. К п.6. Тип вентильного преобразователя, от которого будет питаться и посредством которого будет управляться двигатель, выбирается в зависимости от того, каким является двигатель – постоянного или переменного тока. Преобразователь для питания двигателя постоянного тока рекомендуется выбирать по номинальным току и напряжению двигателя (см. табл. прил.), а преобразователь частоты для питания асинхронного короткозамкнутого (к.з.) двигателя – по номинальному току, напряжению двигателя и диапазону частоты, обеспечивающим работу электропривода с заданными скоростями. Если согласно тахограмме работы РМ требуется осуществлять реверс двигателя, преобразователь нужно выбирать реверсивным. Одновременно с выбором преобразователя для электропривода постоянного тока выбираются тип и мощность питающего трансформатора. Расчётное значение мощности согласующего трансформатора в системе ТП–Д:  ,где    – соответственно номинальная мощность двигателя; номинальные значения КПД двигателя, тиристорного выпрямителя, трансформатора и коэффициент использования трансформатора (при пульсности напряжения m = 6). Условие выбора трансформатора:  [13, с. 270 или табл. П.22, прил. П ].При выборе двигателя постоянного тока серии Д на 440 В используется бестрансформаторная схема включения преобразователя при напряжении питающей сети 380 В. В этом случае в анодную цепь преобразователя вместо трансформатора включается токоограничивающий реактор (ТОР). Расчётное значение индуктивности ТОР [7, с. 157]:  , Гн,  где IКМ,IdН – допустимый ударный ток короткого замыкания и номинальный ток преобразователя. Условия выбора ТОР:  ;  [13, с. 303 или табл. П.24, прил. Р ].К п. 7. Тахограмма  работы двигателя с установившимися скоростями строится по тахограмме РМ и передаточному отношению редуктора.К п.8. Приведенные к валу двигателя статические моменты рассчитываются по методикам [1 и 21]. При их определении следует учесть момент холостого хода двигателя.  ,где МН – номинальный электромагнитный момент двигателя, вычисляемый по его паспортным данным, Н·м; МНВ – номинальный момент на валу двигателя, Н·м. Электромагнитный момент ДПТ независимого возбуждения и параллельного возбуждения  .Номинальный ток якоря двигателя параллельного возбуждения   ;  ; .Номинальный электромагнитный момент асинхронного двигателя  .Номинальный момент на валу  .Фактический момент сопротивления РМ  .Приведенный момент сопротивления РМ для двигательного режима  Скорости на валу двигателя, соответствующие статическим моментам, определены в п.7. Отложив на графике значения момента сопротивления и скорости, строится характеристика момента сопротивления на валу двигателя, которая и используется в дальнейших расчётах. Кп.9. При обосновании способа пуска, регулирования скорости и торможения (останова) электропривода необходимо показать какие способы управления двигателем возможны в разомкнутых системах ТП–Д и ПЧ–АД, и как автор курсового проекта предполагает управлять двигателем в заданной ему системе электропривода. При выборе способа регулирования скорости следует учесть, что технологический процесс допускает отклонение рабочих скоростей машин в пределах ± 5%, а низкая (заправочная) скорость может быть изменена в пределах ± 50%. При решении регулировать скорость двигателя постоянного тока ослаблением магнитного потока необходимо предварительно установить, допустимо ли для данных условий ослабление потока, т.е. установить, не будет ли ток якоря превышать допустимое с точки зрения коммутации значение, и лишь после этого сделать заключение о способе разгона двигателя до заданной повышенной скорости. Допустимый ток при ослаблении магнитного потока не должен превышать  ,где ωс – скорость, на который двигатель должен работать при ослабленном потоке; ωн – номинальная скорость при номинальном потоке; IДОП – допустимый ток при номинальном потоке;  – ослабленный магнитный поток двигателя, Вб; – номинальный поток двигателя, Вб.Рассмотрим методику определения требуемого магнитного потока  .  ,1/с  Врегул.,   А осн.,  МС МСО М, Н·м Рисунок 1. Иллюстрация для определения потока Пусть ЭП постоянного тока системы ТП–Д переведен для работы с ослабленным потоком из т. А в т. В (рис. 1)Определяется значение коэффициента  : ,где U,  – напряжение на якорной обмотке двигателя и суммарное сопротивление её цепи.В системе ТП–Д U= Udн,  = RЭ, где ЕГН, Udн, RЭ – номинальные ЭДС генератора, выпрямленное напряжение тиристорного преобразователя и эквивалентное сопротивление силовой части схемы системы ТП–Д (определение его см. в п. 10).Тогда  ,  .Ток в якорной цепи двигателя при работе в т. В:  .Если  , то возможно ослабление потока до значения . Если это условие выполняется, то необходимо определить величину добавочного сопротивления, которое следует ввести в цепь возбуждения двигателя для ослабления потока. С этой целью по кривой намагничивания выбранного двигателя находят ток возбуждения, соответствующий ослабленному потоку, зная который, можно найти сопротивление цепи возбуждения. Вычитая из него величину сопротивления обмотки возбуждения двигателя, находят требуемое для ослабления потока значение добавочного сопротивления.При решении применить двухзонное регулирование скорости системы ПЧ–АД, необходимо выполнение условия двойного запаса по перегрузочной способности по моменту:  , где МК и МС – критический момент двигателя при f1 > f1н и момент статического сопротивления в установившемся режиме работы. При этом  Тогда  ,  ,где  – скорость идеального х.х. и индуктивное сопротивление к.з. приf1 > f1н.Если  , то двухзонное регулирование скорости применять не рекомендуется.Торможение электропривода во всех системах рекуперативное. Останов двигателя при работе на последнем участке цикла можно осуществлять свободным выбегом, если двигатель на этом участке работает с небольшой (по сравнению с предыдущими участками цикла) скоростью и если длительность переходных процессов не превышает заданного значения. |